[发明专利]混合结构和制造方法

说明书

本发明涉及一种混合结构，包括：具有基部和从基部延伸的直立壁的第一组件，第一组件具有封装在直立壁和基部之间的内部；以及模制到第一组件上的热塑性第二组件，第二组件包括用于在结构上加强第一组件的加强部分，加强部分在第一组件的纵向方向上延伸并且位于第一组件的内部中，热塑性第二组件还包括在第一组件的外部的至少一部分上相邻地延伸的锁定部分，其中加强部分和锁定部分一体地形成，从而将第一组件互锁在热塑性第二组件中。本发明还涉及一种用于制造这种混合结构的方法，并且涉及包括这种混合结构的车辆。

技术领域

本发明涉及一种混合结构，具体地，涉及一种用于加强车辆车身框架的一部分的混合加强构件。此外，本发明涉及一种用于制造这种混合结构的方法。此外，本发明涉及一种包括这种混合结构的车辆。

背景技术

当今汽车中的工程系统通常是为满足相互矛盾和复杂的要求而设计和建造的。虽然移动性是汽车的主要功能，但以节能的方式实现并确保乘员的安全是关键要求。因此，汽车原始设备制造商正在积极致力于在不影响其安全性的情况下使车辆更轻盈。满足这些复杂的要求通常需要包含创新设计、制造工艺和多材料系统的解决方案。

因此，结合各种不同材料的混合系统或结构越来越多地用于整个汽车工业，因为它们不止一次明显比单一材料系统轻，并且在安全性方面表现出非常好的性能。此外，已知混合结构通过部件集成和缩短的循环时间提供显著的成本优势。通常，在金属-塑料或复合材料-塑料混合系统中，存在贯穿主承载路径的金属或复合结构，并且二级塑料结构与金属或复合结构连接以改善组件的局部刚度。通常，与单一材料系统相比，混合系统有助于将重量减轻高达50％，同时保持期望性能。

例如，美国专利公开US2008/0138586公开了通过迫使聚合物材料进入壁边缘或两个壁边缘之间的开口来使型材构件与加强构件互锁。壁边缘充当导流道和流道，在整个型材构件中承载熔体。在注塑成型过程中，塑料填充通道，在两种材料之间形成机械的互锁连接，形成混合结构。

在一个系统中使用不同材料需要在两种不同材料之间进行结合，这本身就是一个要克服的挑战。已经采用了几种结合技术，例如复合结构的金属和二级结构之间的机械连接，或者在将二级塑料结构在其表面上模制之前对金属或复合结构进行化学和/或激光处理。粘合剂的使用是整个工业中用于改善不同材料之间的结合的另一种方法。

鉴于上述情况，期望提供一种具有不同材料之间的连接的混合组件，其减轻了现有技术的至少一些感知到的不便。

发明内容

根据本发明，提供了一种混合结构，包括：具有基部和从基部延伸的直立壁的第一组件，第一组件具有封装在直立壁和基部之间的内部；以及模制到第一组件的热塑性第二组件，第二组件包括用于在结构上加强第一组件的加强部分，加强部分在第一组件的纵向方向上延伸并且位于第一组件的内部，热塑性第二组件还包括在第一组件的外部的至少一部分上相邻地延伸的锁定部分，其中加强部分和锁定部分一体地形成，从而将第一组件互锁在热塑性第二组件中。

在不同材料的两个组件之间建立连接，该连接可以承受汽车工业或安全性重要的任何其他工业的机械性能要求，这是一个挑战。如本文所述的混合结构通过在热塑性第二组件内通过(部分地)封装预先形成的第一组件来产生机械锁，提供了用于连接不同材料的成本有效的解决方案。

热塑性第二组件通过将第一组件包封在第一组件中的加强部分和与第一组件的外部相邻的锁定部分之间并且连接到加强部分而锁定到第一组件。第一组件的这种锁定可以通过完全包封来完成，即第一组件完全封装在第二组件内，或者可以是部分包封，即，第一组件的部分未被第二组件覆盖或摆脱第二组件。通过将第一组件锁定在第二组件内，在第一组件和第二组件之间产生机械结合而不使用粘合剂。混合结构可以形成具有良好结构完整性的单个统一构件。混合结构允许获得复杂的几何形状，否则其仅使用金属或复合材料难以实现。

根据一个实施方案，第一组件包括至少一个通孔，并且锁定部分通过通孔连接到加强部分。通孔可以位于第一组件的基部和/或直立壁中。